Vorwort
»Alles, was einen Anfang hat, hat auch ein Ende, und meistens hat das, was ein Ende hat, auch eine Fortsetzung.«
– Sprichwort
Willkommen im zweiten Teil der Insel. Während der erste Band in die Grundlagen von Java einführte und sich dabei insbesondere auf die objektorientierten Konzepte und die Syntax der Sprache Java konzentrierte, kümmert sich der zweite Band um die Bibliotheken aus der Java SE.
Organisation der Kapitel
Den Einstieg ins Buch bildet Kapitel 1, »Neues in Java 9«, mit einer kompakten Darstellung der Neuerungen. Die Änderungen in den Bibliotheken fließen dabei in die jeweiligen Kapitel ein; so konzentriert sich das kurze Kapitel eher auf die neuen Spracheigenschaften. Die Inhalte sind Auszüge aus dem ersten Insel-Buch, »Java ist auch eine Insel«.
Die Java-Bibliothek besteht aus rund 6.000 Klassen, Schnittstellen, Aufzählungen, Ausnahmen und Annotationen. Kapitel 2, »Die Klassenbibliothek«, gibt eine Übersicht über die wichtigsten Pakete und greift einige Klassen aus der Bibliothek heraus, etwa zum Laden von Klassen. Hier sind auch Klassen zur Konfiguration von Anwendungen oder Möglichkeiten zum Ausführen externer Programme zu finden.
Neben den grundlegenden Basisklassen für Zeichenkettenverarbeitung gibt es spezielle Klassen, etwa für Mustererkennung, die Kapitel 3, »Fortgeschrittene String-Verarbeitung«, vorstellt.
Kapitel 4 befasst sich mit den »Datenstrukturen und Algorithmen«, die die Standardbibliothek anbietet. Die wichtigsten Klassen wie Listen, Mengen, Stapel, Bitmengen und Assoziativspeicher werden vorgestellt, und dann werden unterschiedliche Aufgaben mit den jeweils passenden Datenstrukturen gelöst. Als Algorithmen kommen beispielsweise vorgefertigte Sortierverfahren zum Einsatz. Das Kapitel diskutiert ebenfalls für Nebenläufigkeit optimierte Datenstrukturen.
Kapitel 5 beschäftigt sich mit »Threads und nebenläufiger Programmierung«. Das Kapitel umfasst auch die Koordination mehrerer kooperierender oder konkurrierender Threads.
Zeitzonen und unterschiedliche Ausgabeformate für Datumswerte sind Thema in Kapitel 6, »Raum und Zeit«. Darunter fallen auch Datumsberechnungen auf der Grundlage des gregorianischen Kalenders. Interessant sind Java-Möglichkeiten zur Internationalisierung, die sich durchweg durch alle APIs zieht, die in irgendeiner Weise Nachrichten zum Benutzer geben.
Kapitel 7, »Dateien, Verzeichnisse und Dateizugriffe«, setzt den Fokus auf Dateiverarbeitung. Zuerst zeigen wir, wie sich Attribute von Dateien und Verzeichnissen auslesen lassen, und dann, wie sich wahlfreier Zugriff auf eine Datei realisieren lässt. Das in Java 7 eingeführte NIO.2-Paket nimmt dabei einen großen Raum ein, da es sehr leistungsfähig ist.
Nahtlos folgt in Kapitel 8, »Datenströme«, die Verarbeitung von Daten aus beliebigen Quellen und Senken. Während sich Kapitel 6 nur auf Dateien beschränkt, geht es in diesem Kapitel um allgemeinere Ein-/Ausgabe-Konzepte, die auch bei Datenströmen aus Netzwerken, Datenbanken oder Schnittstellen vorkommen. Die Datenströme können dabei durch Filter geschickt werden. Von Letzteren stellen wir einige vor, die zum Beispiel die Zeilennummer zählen, einen Datenstrom puffern oder ihn komprimieren. Eine elegante Möglichkeit ist das Serialisieren von Objekten. Dabei wird der Zustand eines Objekts ausgelesen und so in einen Datenstrom geschrieben, dass sich das Objekt später wiederherstellen lässt. Eine eigene Speicherroutine kann somit entfallen.
Heutzutage ist die Speicherung in XML populär, und auch Office-Dokumente werden in diesem Stil gespeichert. Doch keiner würde auf die Idee kommen, die Dokumente im XML-Format auszulesen und dort die Absätze und Zeichen herauszuziehen. Das Gleiche gilt für Grafikdateien: Es ist zwar eine Byte-Datei, doch die wird nicht Byte für Byte von uns eingelesen, sondern es gibt immer eine API, die sich darum kümmert, Zeichen oder Bytes in ein für uns komfortables Format zu bringen. Ein paar populäre Dateiformate stellt Kapitel 9, »Dateiformate«, vor. Zu den beschriebenen Formaten zählen nicht nur Dokumentenformate, wie für Microsoft Office, sondern auch Formate für die Kompression.
Tiefer in den XML-Dschungel geht Kapitel 10, »Die eXtensible Markup Language (XML) und JSON«. Java als plattformunabhängige Programmiersprache und XML als dokumentenunabhängige Beschreibungssprache sind ein ideales Paar, und die Kombination dieser beiden Technologien ist der Renner der letzten Jahre. Das Kapitel beginnt auf der höchsten Abstraktionsebene, beschreibt, wie XML-Daten auf Objekte übertragen werden, und geht dann weiter zur elementaren Verarbeitung der XML-Dokumente, wie sie zum Beispiel als Objektbaum aufgebaut und modifiziert werden.
Kapitel 11, »Netzwerkprogrammierung«, stellt vor, welche Informationen eine URL hat und wie mit dieser URL Daten von Webservern bezogen werden können. Bei Webservern werden wir CGI-Programme ansprechen, um an gewünschte Inhalte zu kommen. Mithilfe von Sockets wollen wir eine eigene Client-Server-Kommunikation aufbauen. Außer auf die gesicherte Verbindung TCP gehen wir auch auf ungesicherte UDP-Verbindungen ein.
Kapitel 12, »RESTful und SOAP-Web-Services«, stellt mit REST einen neuen Trend in der Kommunikation zwischen Browser und Webserver vor und mit SOAP einen Klassiker für den entfernten Methodenaufruf zwischen Systemen. SOAP ist Teil der Java SE, und für REST wird Jersey vorgestellt, die Referenzimplementierung der JAX-RS-API.
»Verteilte Programmierung mit RMI« in Kapitel 13 zeigt auf, wie ein Java-Programm einfach Objekte und Methoden nutzen kann, die auf einem anderen Rechner gespeichert bzw. ausgeführt werden. Dabei wird der Aufruf einer Methode über das Netzwerk übertragen, und für das aufrufende Programm sieht es so aus, als ob es sich um einen normalen Methodenaufruf für ein lokales Objekt handelt.
Mit Kapitel 14 widmen wir uns einer Java-typischen Technik: »Typen, Reflection und Annotationen«. Java-Klassen liegen selbst wieder als Meta-Objekte, als Exemplare der speziellen Klasse Class, vor. Diese Class-Objekte geben Auskunft über die verfügbaren und definierten Variablen, Methoden und Konstruktoren. So lassen sich beispielsweise dynamisch bestimmte Methoden aufrufen oder die Werte von dynamisch ausgewählten Objektvariablen abfragen. Annotationen ermöglichen es Entwicklern, Metadaten an Programmteilen festzumachen. Wie neue Annotationstypen erstellt und gesetzte Annotationen abgefragt werden, zeigt das Kapitel ebenfalls.
Wie Java-Programme zu Testzwecken überwacht werden können, zeigt Kapitel 15, »Logging und Monitoring«. Mit der JMX-API lassen sich MBeans an einem MBean-Server anmelden, und das Dienstprogramm jconsole ermöglicht den Zugriff und die Steuerung der Komponenten.
»Datenbankmanagement mit JDBC« ist das Thema von Kapitel 16. Als freie, quelloffene Beispieldatenbank wird HSQLDB vorgestellt, da sie sehr leicht zu installieren und zu betreiben ist und praktischerweise Beispieldaten mitbringt. Die Java-Beispiele bauen eine Verbindung zu HSQLDB auf, setzen SQL-Anweisungen ab, holen die Ergebnisse herein und visualisieren sie.
Kapitel 17, »Grafische Oberflächen mit Swing«, stellt die Swing-Komponenten zur Interaktion vor, wie zum Beispiel Schaltflächen. Es geht auf die Behandlung von Ereignissen ein, die aus Benutzeraktionen resultieren, und beschreibt Container, die andere Komponenten aufnehmen und layouten.
Das anschließende Kapitel 18 deckt die zweite Aufgabe der grafischen Oberflächen ab, indem es auf die »Grafikprogrammierung« eingeht. Das AWT (Abstract Window Toolkit) ist die Java-Möglichkeit, grafische Oberflächen zu gestalten. Dabei gliedert es sich in zwei große Teile: zum einen in die direkte Ausgabe von Grafikprimitiven wie Linien und zum anderen in Komponenten für grafische Oberflächen. Das Kapitel behandelt die Themen Fenster, Zeichenketten und Zeichensätze, Farben und Bilder.
Ein alternatives GUI-Framework ist »JavaFX«, das Kapitel 19 beleuchtet. JavaFX ist Teil des JDK, nicht der allgemeinen Java SE-Spezifikation. Das Kapitel fasst auf der einen Seite die fantastischen neuen Eigenschaften wie 2D/3D, die Transformationen und Animationen zusammen und auf der anderen Seite die neue Komponentenbibliothek von JavaFX.
Kapitel 20 zeigt kurz »Sicherheitskonzepte«, etwa das Sandkastenprinzip, und Sicherheitsmanager auf, zeigt aber auch, wie von Daten eine Prüfsumme gebildet werden kann und wie Daten mit DES oder RSA verschlüsselt werden.
Am Anfang war die...
